堿激發(fā)粘土質工業(yè)廢渣生產建筑膠凝材料的研究.pdf

1、混凝土作為最重要的建筑材料，應用領域廣泛，但作為混凝土主要原材料的膠凝材料，卻面臨著新的挑戰(zhàn)。硅酸鹽水泥雖然具有原料來源廣、生產技術成熟的優(yōu)點，但存在消耗自然資源大、能耗高、污染環(huán)境等缺點。有必要探索與環(huán)境相協調的新型膠凝材料。 本文在分析了煤矸石和粉煤灰性質的基礎上，以煤矸石、粉煤灰等粘土質固體廢棄物為主要原料，通過一價金屬的堿和鹽，與二價金屬的鈣鹽聯合激發(fā)，研制出一系列具有膠凝特性的新型膠凝材料及其衍生制品；通過實驗數據的分

2、析，驗證了其具有較高的強度和較好的耐久性； 通過原料選擇、工藝流程和工藝參數選擇等試驗，對這類材料的一些實際生產與應用技術進行了探討；探索該膠凝體系在普通建筑工程和海洋工程中應用的可行性；最后，利用X射線衍射儀和掃描電子顯微鏡等設備，對該膠凝體系的水化過程、水化產物及顯微形態(tài)進行了分析和研究，探討了堿激發(fā)水泥－煤矸石(粉煤灰)膠凝材料的水化硬化規(guī)律及機理。通過本文的研究，可以得到如下結論： (1) 僅靠堿性激發(fā)劑來激發(fā)燒

3、粘土獲得的膠砂強度不高，實用價值不大。摻入硅酸鹽水泥可以顯著提高激發(fā)效果。在堿性激發(fā)劑的激發(fā)下，可以實現35％的熟料、65％的煤矸石生產32.5級水泥；50％~60％的熟料、40~50％的粉煤灰可以生產42.5級水泥。由此可以節(jié)約水泥生產的資源和能源，而且更有利于環(huán)境的改善，對水泥工業(yè)持續(xù)發(fā)展具有重大意義。 (2) 在堿激發(fā)水泥－粉煤灰體系試驗中，通過正交試驗分析了水泥與粉煤灰兩種基質材料在不同物質組分配比、不同激活劑及加量、不

4、同水灰對堿激發(fā)膠凝材料的影響，總結了最佳配比：粉煤灰40％、水泥為54.8％、激發(fā)劑-1為1.2％、激發(fā)劑-2為4％。用此配制的混凝土和易性能滿足施工的要求，28天強度值與等量水泥的混凝土相當。 (3) 在堿激發(fā)水泥－煅燒煤矸石體系試驗中，首先分析了煤矸石的物理化學性質，結果顯示兩種煤矸石（產地為淄博和龍口）在600℃煅燒2 小時活性最高。選用35％硅酸鹽水泥和65％煅燒煤矸石，通過分析不同的NaOH / Na2SiO3比，比不

5、同量的堿激發(fā)劑以及減水劑的影響，得出結論32.5 級堿激發(fā)水泥－煅燒煤矸石水泥的配比為：35％的硅酸鹽水泥、65％煅燒煤矸石、NaOH：Na2SiO3=2：1、外摻激發(fā)劑的量為2％、減水劑0.3％。 (4) 簡單介紹了水泥－煅燒煤矸石膠凝材料的生產工藝，分析了該膠凝材料的經濟技術指標，估算了生產成本，并與普通硅酸鹽水泥進行比較。得出結論：利用現有立窯水泥生產工藝，可以生產堿激發(fā)膠凝材料；其生產具有工藝簡單、投資少、成本低、能耗少